دانلود تحقیق محاسبه مبتنی بر DNA

شما در حالی که مشغول مطالعه این مطلب هستید، دانشمندان و تولید کنندگان در حال رقابت هستند، رقابت برای طراحی و تولید نسل جدیدی از تراشه ها «Chips» و ریز پردازنده ها «Micro Processors» که با DNA طبیعی موجودات زنده کار می‌کنند! همانطور که اطلاع دارید عمر تراشه های سیلیکون «Silicon» به پایان رسیده و این تکنولوژی انقلابی بزرگ در صنعت انفورماتیک خواهد بود.

DNA چیست؟

در بدن تمام موجودات زنده، در سطح ملکول، هم ذخیره سازی اطلاعات و هم پردازش اطلاعات در مقیاس بسیار بالا انجام می شود. تمام این عملیات مربوط به DNA بدن موجودات زنده است. مولکولهای DNA حاوی کدهای اطلاعاتی- ژنتیکی موجودات زنده هستند که توسط پروتئینهای خاصی، خوانده و تفسیر می شوند. توان اجرایی این سیستم که در قسمتهایی به آن اشاره می کنیم فوق العاده بالاست. حال اجازه دهید به منشا این ایده بپردازیم.

همانطور که مطلع هستید از علم ژنتیک و علم انفورماتیک به عنوان بزرگترین انقلابهای علمی بشر نامبرده می شود. امروز علومی که هیچگونه ربطی به یکدیگر نداشته اند، زمینه آمیزششان فراهم شده است.ژنتیک و انفورماتیک:

نظریه دود 10 سال پیش در سال 1994 توسط لئونارد ادلمن «Leonard Adleman» با عنوان: “استفاده از DNA برای حل مجموعه ای از مسائل ریاضی”، مطرح شد. ادلمن که استاد دانشگاه کالیفرنیای جنوبی است، پس از مطالعه کتاب «بیولوژی ملکولی ژنها» نوشته جیمز واتسن «James Watson» (دانشمندی که در سال 1953 ساختار ژنها را کشف کرد) به این نتیجه رسید که ساختار DNA، به صورت عام دارای توان محاسباتی «Compvting Potential» است.

همه جنجالها از مقاله وی در مجله سانیس «Science» شروع شد. مقاله ادلمن در مورد تشریح روش جدیدی در حل مساله محاسباتی مشهور مسیر مستقیم همیلتون «Hamiltons Directed Path» (این مساله مربوط به یافتن کوتاهترین راه بین چند شهر است به شرطی که از هر شهر تنها یک مرتبه عبور شود) بود. در این مساله هر چقدر تعداد شهرها بیشتر شود، مساله به صورت تصاعدی دشوارتر خواهد شد. ادلمن این مساله را هنگامی که تعداد شهرها برابر 7 است از طریق ساختار DNA محاسبه کرد. پیش از تشریح الگوریتم ادلمن در حل این مساله، اشاره به پاره ای نکات خالی از فایده نخواهد بود.

حل مسئله از الگوریتم ادلمن به صورت دستی حدود 7 روز وقت نیاز خواهد داشت، در صورتی که برای حل مساله از روش عادی (آزمون و خطا) کمتر از یک ساعت زمان نیاز است که نتیجه ناامید کننده ای است ولی زمانی که 7 شهربه 70 شهر تبدیل شود، مساله برای قوی ترین سوپر کامپیوترهای امروزی نیز بسیار پیچیده خواهد بود، چرا؟

از این رو که کامپیوترهای امروزی تمام مسیرها را باید به صورت منفرد آزمایش کنند که این عمل نیز به صورت خطی «Line Ar» انجام می شود. (کامپیوترها سیلیکون قادرنیستند به صورت همروند یا موازی «Paralel» کار کنند) دقیقاً مانند اینکه شما یک دسته کلید و یک قفل دارید، مطمئناً نمی توانید همه کلیدها را یکجا آزمایش کنید.

حال فرض کنید 70 شهرمرتبط به هم داریم، چند راه مختلف برای رسیدن از یک شهرخاص به شهر خاص دیگری وجود دارد؟ نیازی به محاسبه نیست، زیرا این عدد، یک عدد نجومی است. این دقیقاً همان نقطه‌ای است که ضعف کامپیوترهای امروز را نمایان می کند. DNA می تواند ما را از این بن بست نجات دهد از آنجاییکه توانایی ذخیره سازی و پردازش موازی را دارد. با توجه به این نکته مراحل الگوریتم ادلمن در حل مسئله مسیر مستقیم همیلتون اینگونه خواهد بود:

1- تولید راندوم راههای مختلف در گراف.

2- نگهداری راههایی که با A شروع می شوند و به G ختم می شوند.

3- با توجه به اینکه گراف شامل 7 شهر می باشد، نگهداری تمام مسیرهایی که از 7 شهر عبور کرده اند.

4- نگهداری تمام راههایی که از تمام شهرها حداقل یک بارگذشته اند.

5- محاسبه سبک ترین وزن

6- راه باقی مانده جواب مساله خواهد بود.

بیش از چهل سال است که ریز پردازنده های سیلیکونی قلب محاسبات را تشکیل می دهند. طبق قانون مور «Moore's Law» در هر 18 ماه دیوایسهای CPU دو برابر خواهند شد. بسیاری از دانشمندان معتقدند قانون مور به نهایت خود نزدیک شده است به این مفهوم که پردازنده های سیلیکونی چه از لحاظ متمرکز سازی و چه از لحاظ سرعت بیش از این توان پیشرفت ندارند. تراشه هایی که با DNA ساخته خواهند شد تراشه های بیولوژیکی «Bio-Chips» نام دارند. جایگزینی DNA با سیلیکون مزایای بیشماری دارد از جمله:جانشینی برای سیلیکون:

فایل ورد 12 ص

تحقیق در مورد ژنتیک

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه51

فهرست مطالب

بخش اول : الگوریتم ژنتیک

الگوریتم ژنتیک چیست؟

نحوه انجام عملیات جهش

نقاط قوت الگوریتم های ژنتیک:

تغییر از یک نسل به نسل بعدی(Crossover)   

چکیده: 

     الگوریتم های ژنتیک از اصول انتخاب طبیعی داروین برای یافتن فرمول بهینه جهت پیش بینی یا تطبیق الگو استفاده می کنند. الگوریتم های ژنتیک اغلب گزینه خوبی برای تکنیک های پیش بینی  بر مبنای رگرسیون هستند. همچنین ساده خطی وپارامتریک نیزگفته می شود، به الگوریتم های ژنتیک می توان غیر پارامتریک نیز گفت.

     مختصراً گفته می شود که الگوریتم ژنتیک (یا GA) یک تکنیک برنامه نویسی است که از تکامل ژنتیکی به عنوان یک الگوی حل مسئله استفاده می کند. مسئله ای که باید حل شود ورودی است و راه حل ها طبق یک الگو کد گذاری می شود ومتریک که تابع fitness هم نام دارد هر راه حل کاندید را ارزیابی می کندکه اکثر آنها به صورت تصادفی انتخاب می شوند. یکی از مهمترین کاربردهای الگوریتم های ژنتیک حل مسئله فروشنده دوره گرد می باشد که در بخش دوم به طور کامل به آن می پردازیم.

کلاً این الگوریتم ها از بخش های زیر تشکیل می شوند :

انتخاب مجدد selection

ترکیب  combination

جهش ژنی mutation

که در ادامه آنها را توضیح خواهیم داد.

مقدمه:

قانون انتخاب طبیعی بدین صورت است که تنها گونه‌هایی از یک جمعیت ادامه نسل می‌دهند که بهترین خصوصیات را داشته باشند و آنهایی که این خصوصیات را نداشته باشند به تدریج و در طی زمان از بین می‌روند.

   مثلا فرض کنید گونه خاصی از افراد هوش بسیار بیشتری از بقیه افراد یک جامعه یا کولونی دارند. در شرایط کاملا طبیعی این افراد پیشرفت بهتری خواهند کرد و رفاه نسبتا بالاتری خواهند داشت و این رفاه خود باعث طول عمر بیشتر و باروری بهتر خواهد بود(توجه کنید شرایط طبیعی است نه در یک جامعه سطح بالا با ملاحظات امروزی یعنی طول عمر بیشتر در این جامعه نمونه با زاد و ولد بیشتر همراه است). حال اگر این خصوصیت(هوش)ارثی باشد به طبع در نسل بعدی همان جامعه تعداد افراد باهوش به دلیل زاد و ولد بیشتر این‌گونه افراد بیشتر خواهد بود. اگر همین روند را ادامه دهید خواهید دید که در طی نسل‌های متوالی دائما جامعه نمونه ما باهوش و باهوش‌تر می‌شود. بدین ترتیب یک مکانیزم ساده طبیعی توانسته است در طی چند نسل عملا افراد کم هوش را از جامعه حذف کند علاوه بر اینکه میزان هوش متوسط جامعه نیز دائما در حال افزایش است.

    بدین ترتیب می‌توان دید که طبیعت با بهره‌گیری از یک روش بسیار ساده(حذف تدریجی گونه‌های نامناسب و در عین حال تکثیر بالاتر گونه‌های بهینه) توانسته است دائما هر نسل را از لحاظ خصوصیات مختلف ارتقا بخشد.

در این میان آنچه شاید بتواند تا حدودی ما را در فهم این مساله یاری کند مفهومیست به نام :

                                                                                                                                       تصادف یا جهش.

هدف اصلی روش‌های

تحقیق در مورد تاریخچه علم ژنتیک-گریگور مندل

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه: 14
فهرست مطالب:

مقدمه

گریگور مندل

زندگی نامه

منبع

مقدمه

دانش زیست شناسی یکی از قدیمی ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. شواهد بسیار زیادی که طی کاوشهای باستان شناسی بدست آمده حکایت از آن دارد که انسانهای پیشین به دانش زیست شناسی توجه داشته اند و در این میان اصلاح نژاد دامها و پرورش گیاهان با باردهی بیشتر از دانش گذشتگان در مورد علم ژنتیک خبر می دهد. اما از حدود یک قرن پیش دانش زیست شناسی  وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی به وجود آورد. در قرن هجدهم ، عده ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند؛ این بررسی ها به نتیجه قابل ملاحضه ای ختم نشد. دو دلیل مهم آن عبارت بودند از آگاهی نداشتن به ریاضیات و دلیل دوم انتخاب صفاتی بود که برای پژوهش های اولیه ژنتیک مناسب نبودند.

اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال 1865 این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد.  این در حالی بودکه جامعه علمی آن دوران به دیدگاه ها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. و به نظر می رسید ، پرونده این دانش رو به بسته شدن است.  در سال 1900 میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.

در سال 1953 با کشف ساختمان جایگاه ژنها (DNA) از سوی جیمز واتسن و فرانسیس کریک ، رشته ای جدید در علم زیست شناسی به وجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای 1971 و 1973 در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماری های ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می پرداخت ، ادغام شدند و رشته ای به نام مهندسی ژنتیک  را به وجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت الشعاع خود قرار دهد و دیدگاه های مختلف عصر حاضر را به خود اختصاص دهد.

اساس  مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی انتقال یک یا تعدادی از ژنهای یک ارگانیسم  به درون خزانه ژنتیکی  یک ارگانیسم دیگر است. به این ترتیب ارگانیسم جدید واجد ژنهایی خواهد شد که در گذشته فاقد آن بوده و اینک وادار می شود که در شرایط  محیطی مناسب اقدام به بیان آن ژن نماید که محصول آن می تواند منجر به بروز صفت خاص و یا تولید فراورده ای شود.

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در چند سال اخیر توانسته منشأ خدمات ارزنده ای برای نوع بشر باشد. از مهمترین دستاوردهای این دانش می توان تأثیر آن را حیطه های مختلف از جمله  صلاح نژادی حیوانات و گیاهان با هدف تولید فراورده های بیشتر،  تهیه داروها و هورمون ها با درجه خلوص بالا و صرف هزینه های پایین ، درمان بیماری های ژنتیکی با ایجاد تغییرات در سلول تخم و موار متعدد دیگر اشاره کرد. تشخیص قبل از بارداری بیماری های ژنتیکی ، تشخیص صحت رابطه فرزند با پدر و مادر و همچنین تکنیک شناسایی مجرمان از روی بقایای باقی مانده از بدن ، مو و یا خون آنها از جمله توانایی های دیگر ژنتیک مولکولی است.

در نگاهی دیگر دورنمای دانش ژنتیک و بیوتکنولوژی بسیار زیبا جلوه می کند. تولید  اعضای بدن از قلب گرفته تا چشم و دست و پا به صورت مجزا از طریق مهندسی ژنتیک و ارایه آنها به  بانکهای اعضای بدن با هدف کمک به نیازمندان  پیوند عضو ، یکی از این موارد است. به این ترتیب مشکل دفع پیوند حل خواهد شد و مخصوصاً در صورتی که عضو پیوندی از دارای خزانه ژنتیک همان فرد باشد هیچ آنتی ژن بیگانه ای نمیتواند عامل دفع عضو باشد. درمان بسیاری از بیماری های ژنتیکی مخصوصاً  در دوره جنینی  قابل درمان خواهد بود. هویت  افراد از روی کارتهای شناسایی که بر پایه وراثت و ژنتیک آنها  عمل می کند ممکن خواهد شد و مجرمان با گذاشتن کوچکترین اثر بیولوژیکی از خود مثل یک تار مو بسرعت شناسایی خواهند شد.

تحقیق در مورد ژنتیک

لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*

فرمت فایل:Word (قابل ویرایش و آماده پرینت)

تعداد صفحه26

فهرست مطالب

عنوان                                  صفحه

ترکیب شیمایی و ساختمان اسیدهای نوکلئیک:.. 1

ماهیت ماده ژنتیکی........................ 2

ساختمان DNA طبق مدل واتسون وکریک:........ 3

بسته بندی DNA در کرومزوم ها:............ 10

کروموزومهای پروکاریوتی:................. 11

کروموزومهای یوکاریوتی:.................. 11

سازمانبندی کروماتین روی اسکلت متافازی:.. 14

منابع :................................. 16

ترکیب شیمایی و ساختمان اسیدهای نوکلئیک:

واحد ساختمانی اسیدهای نوکلئیک نوکلئوتید است. نوکلئوتید از سه جزء تشکیل شده که توسط پیوندهای کووالانسی به یکدیگر متصل می شوند.

1-قند پنتوز(دی اکسید ریبوز در DNA  و ریبوز در RNA)

2-باز آلی نیتروژن دار که به شکل دو حلقه ای(پورین) یا یک حلقه ای (پیریمیدین) است و با کربن شماره 1 قند پنتوز پیوند B-N-glycosidic ایجاد کرده و یک نوکلئوزید تشکیل می شود. DNA، حاوی بازهای پورین، از جمله آدنین(A)، گوانین (G) و بازهای پیریمیدین سینوزین(c) و تیمین (T) است که با قندهای دی اکسی ریبوز؛ نوکلئوزیدهای دی آکسی آدنوزین، دی اکسی گوانوزین، دی اکسی سینیدین و دی اکسی تیمیدین ایجاد می کنند. RNA نیز حاوی بازهای پورین فوق و باز سینوزین DNA است، اما به جای باز تیمین، یوراسیل دارد، بنابراین نوکلئوزیدهای RNA عبارتند از:آدنوزین، گوانوزین، سیتیدین و یوریدین.

3-یک گروه فسفات؛ در یک پلمیر اسید نوکلئیک گروه فسفات، دو نوکلئوتید مجاور را با تشکیل یک پیوند فسفو دی استربین کربن 5 یک قند با کربن 3 قند دیگر به هم متصل می کند.

در حقیقت نوکلئوتیدها، نوکلئوزیدهایی با یک یا چند گروه فسفات هستند.

نوکلئوتیدها ماده پیش ساخت سنتز اسیدهای نوکلئیک و محصول هیدرولیز آنزیمی آنها می باشند.

اسیدهای نوکلئیک پلی مرهای بسیار بزرگی هستند که از اتصال یک نوکلئوتید به نوکلئوتید دیگر با استفاده از پیوندهای کووالانت فسفو دی استری بین گروه هیدروکسیل یک نوکلئوتید و گروه فسفات نوکلئوتید دیگر بوجود می آیند.

ماهیت ماده ژنتیکی

در موجودات بسته به نوع موجود، RNA از 100000-100 یا بیشتر و DNA از چند هزار تا چند ملیون نوکلئوتید تشکیل شده است. مطالعه شیمیایی ترکیب DNA در موجودات متفاوت توسط اروین شارگاف (Erwin chargaff) نشان داد که DNA پیچیدگی شیمیایی لازم را به عنوان ماده ژنتیکی دارد.

بر اساس این

دانلود مقاله جهش ژنتیکی

مشخصات این فایل
عنوان: جهش ژنتیکی
فرمت فایل :word(قابل ویرایش)
تعداد صفحات : 19

این مقاله درمورد جهش ژنتیکی می باشد.

بخشی از تیترها به همراه مختصری از توضیحات هر تیتر از مقاله جهش ژنتیکی

جهش القایی
در اثر استفاده از مواد جهش‌زا بوجود می‌آید. و باعث افزایش مقدار زمینه‌ای جهش می‌شوند. بعضی مواد شیمیایی ، تابش‌های فرابنفش و اشعه ایکس از عوامل جهش‌زا به شمار می‌آیند. جهش القایی بر رابطه مکملی نوکلئوتید تاثیر می‌گذارد پرتو ایکس و گاما .....(ادامه دارد)

جهش حذف و اضافه
این جهش‌ها اثر نامطلوبی دارند. اگر تعداد مضرب اسید آمینه در سطح نوکلئوتیدهای حذف اضافه شده سه یا مضربی از سه باشد به تعداد مضربها اسید آمینه در پروتئین حذف یا اضافه می‌شود. رمزها از جایگاه جهش به بعد تغییر می‌کنند. و پروتئین حاصل از توالی جهش یافته فعالیت نخواهد داشت مگر در مواردی که فقط تعداد کمی اسید آمینه در انتهای کربوکسیل پروتئین عوض شده باشد. این نوع جهشها ، جهش تغییر چارچوب .....(ادامه دارد)

جهش در اثر پرتوها
پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است. پرتوهای فرابنفش با طول موج 260 نانومتر بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد معروفترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتوفرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب ایجاد پیوندهای دو تایی (دیمر) بین مولکول تیمین مجاور هم می‌شود نسخه‌برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش خواهد شد.
بسیاری از ارگانیسم‌ها دارای آنزیمهای ترمیم کننده‌ای هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند علاوه بر این ، پرتو فرابنفش می‌تواند موجب تغییرات دیگر در .....(ادامه دارد)

ژن کوناگون - اعمال گوناگون

  اگر چه هر سلولی بالقوه قادر به ساختن همه انواع پروتئین های انسانی است اما سلولها ژن ها را انتخاب استفاده  می کنند.  بعضی از ژنها سازنده پروتئین هایی هستند که برای اعمال اساسی  سلول ضروری است و این ژن ها در هر سلولی فعال باقی میمانند. فی الواقع هر سلول ژنی را فعال می کند که  در آن زمان به کار آن محتاج است و بقیه را متوقف .....(ادامه دارد)

DNA دگرگون مساوی با پروتئین دگرگون
       در حالیکه یک ژنی جهش یافته است پروتئینی که آن ژن رمز آن را میدهد قاعدتا غیر طبیعی خواهد بود .  گاهی  پروتئین می تواند اعمال زیستی خود را انجام دهد . ولی ناکامل است و گاهی کاملا ناتوان است . نتیجه نهائی  منوط به آنست که این پروتئین چه تغییری یافته و یا چه اهمیتی در اعمال حیاتی دارد
به طور کلی جهش به تغییرات ماده ی ژنتیکی در فرآیندی که به وسیله ی آن تغییر حادث می گردد اطلاق می شود. موجودی که فنوتیپ جدیدی را در اثر جهش نشان می دهد، .....(ادامه دارد)

وی در خصوص دومین مورد اظهار داشت : وارد وارد کردن یک ژن به داخل سلولهای پیگیری بمنظور جایگزینی یا غیر فعال کردن یک ژن جهش یافته غالبی که فرآورده های غیر طبیعی آن موجب بیماری می شود که می توان به بیماری ها نگتینتون ( با تکرار توالی CAG  بوجود می آید ) اشاره نمود و سومین مورد پوشاندن ژن جهش یافته می باشد که احتمالاً گسترده ترین کاربرد ژن درمانی است و مبتلایان به بیماری اکتسابی ازجمله سرطان از این روش سود می برند .
محمد جواد سلطانی اظهار داشت : در روش ژن درمانی می توان به دو عامل بسیار مهم ، سلول هدف و خصوصیات ژن انتقال یافته اشاره کرد که سلول هدف ، سلولی است دارای نیمه عمر طولانی در بدن که قابلیت همانند یسازی چشمگیری دارد تا اثر زیستی .....(ادامه دارد)